Chinese characteristics and Western misunderstanding

Os estudos experimentais conduzidos ao longo do plano de trabalhos teve o objetivo de adquirir dados relevantes que, interpretados, conduzem a informações

conclusivas que auxiliaram na perceção dos fenómenos físicos que ocorrem em expositores refrigerados abertos ao ambiente:

1) Para assegurar uma temperatura do ar de conservação dentro da gama de valores que assegura a qualidade e segurança alimentar dos produtos em diferentes condições climáticas é necessário reduzir a temperatura média do ar à saída do evaporador em aproximadamente 0,5 °C de forma a controlar o grau de proteção que a cortina de ar fornece, ou seja, é necessário realizar uma regulação diferenciada por forma a reduzir o grau de sobreaquecimento do fluido refrigerante de 10,0 °C para 3,5 °C, de modo a controlar a capacidade de refrigeração do evaporador.

2) Ao passar a classe climática n.° 3 (TA = 25 °C; A = 60%) para a classe climática n.° 6

(TA = 27 °C; A = 70%), ocorre um aumento de 22,92 kg/24h (+47%) na massa total de

água condensada entre as alhetas do evaporador.

3) A formação de gelo afeta significativamente a distribuição de ar no evaporador devido à sua formação irregular nas alhetas nas duas classes climáticas testadas, porém de forma mais acentuada na classe clmática n.° 6. Na classe climática n° 3, após a descongelação, cada um dos VC’s possui de 18 a 23% do ar circulante total e antes da descongelação de 14 a 26%. Na classe climática n° 6, após a descongelação, cada um dos VC’s possui de 18 a 22% do ar circulante total e antes a descongelação de 7 a 29%.

4) A quantidade de ar circulante no expositor refrigerado diminui ao longo do tempo devido à redução da área livre para caudal do ar. Ocorre uma redução de 332 m³/h (-33%) na classe climática n.° 3 e uma redução de 572 m³/h (-66%) na classe climática n.° 6, com consequente aumento da perda de pressão de 5 Pa e na classe climática n.° 3 e de 8 Pa na classe climática n.° 6.

5) A redução no caudal de ar não possui um comportamento linear, portanto, o crescimento de gelo só é prejudicial a partir do momento em que a redução no caudal de ar é afetada significativamente. Quanto mais elevados forem a temperatura e humidade do ar ambiente, mais rápido ocorre a redução do caudal de ar.

6) Com o evaporador isento de gelo, a eficiência na troca térmica é máxima e, consequentemente também da cortina de ar, ou seja, é o momento em que a diferença entre as temperaturas médias à entrada e saída do evaporador é mínima. Na classe climática n.° 3, a diferença mínima (após descongelação) entre essas temperaturas é de 6,7 °C e a diferença máxima (antes da descongelação) é de

essas temperaturas é de 7,5 °C e a diferença máxima (antes da descongelação) é de 9,0 °C.

7) A diminuição na capacidade térmica durante o período de operação deve-se principalmente a redução do caudal de ar.

8) Os testes experimentais na classe climática n.° 3 e na classe climática n.° 6 mostraram que o ambiente onde se encontra instalado o equipamento de refrigeração afeta significativamente o seu consumo de energia. A carga térmica total aumenta à medida que o clima se torna mais adverso e o aumento na carga latente de 1,60 para 2,33 kW (+46%) é maior que o aumento na carga sensível de 3,02 kW para 3,33 kW (+10%). O aumento na carga térmica total é de 4,62 kW para 5,66 kW (+25%).

9) A carga térmica latente representa de 35 a 41% da carga térmica total, ou seja, é energia gasta na condensação de vapor de água e posterior congelação da água que em nada contribuem para manutenção do espaço refrigerado e conservação do produto. É energia desperdiçada.

10) As cargas térmicas devido ao arrefecimento da água e do gelo não possuem valores significativos, i.e., correspondem a valores inferiores a 15 W e representam menos de 0,3% da carga térmica total do equipamento.

11) Evaporadores com passo não-uniforme das alhetas , i.e, 7,5 e 15,0 mm com a mesma área de troca térmica de alhetas, porém com concentração maior de alhetas em uma das metades do evaporador, não propiciaram resultados adequados à conservação dos produtos. A concentração de alhetas em metade da área de tubos não propicía uma permuta térmica eficiente devido à diminuição do tempo de residência entre o ar e as alhetas, aumentando a temperatura média de saída do ar do evaporador em 0,7 °C, e reduzindo a carga térmica até +14% e, pelo que, a temperatura de exposição dos produtos será prejudicada.

12) A maior concentração de alhetas na região de entrada do ar propicía uma menor quantidade de gelo (-18%) e maior quantidade de escoamento de água (+250%), realizando o papel de desumidificar sem congelar, porém, na outra metade, com concentração menor de alhetas não ocorreu o arrefecimento do ar até a temperatura média desejada (+0,6 °C), por isso, a carga térmica é inferior. Dessa forma, a solução para desumidificar sem congelar e atingir as temperaturas médias desejadas consiste em aumentar a área de troca térmica do evaporador ou reduzir a velocidade de passagem do ar com intuito de atingir as temperaturas médias de ar arrefecido desejadas garantindo a permuta térmica adequada. A redução da velocidade do ar ao passar pelo evaporador não pode ser obtida por meio da redução do caudal total

de ar uma vez que acarretaria a formação de uma cortina de ar frágil sem capacidade de conter a entrada de ar ambiente externo. Assim, deve-se projetar um evaporador com área de seção maior de maneira a reduzir a velocidade de passagem apenas na região desejada sem afetar o caudal total circulante.

13) A maior concentração de alhetas na região de saída de ar faz com que o ocorra a maior quantidade de água condensada total (+2%), ou seja, é a situação de pior desempenho dentre as experimentadas, visto que a carga de calor latente não é desejada em expositores refrigerados.

5.1.2. Conclusões das análises experimentais em expositores

refrigerados verticais fechados de média temperatura

Os estudos experimentais conduzidos com o intuito de interpretar os fenómenos físicos que ocorrem em expositores refrigerados verticais fechados de média temperatura permitem concluir que:

1) O desempenho global de expositores refrigerados fechados é afetado pela condição do ar ambiente no qual está inserido, frestas entre portas e o tipo de motor dos ventiladores.

2) A massa de água drenada sobe significativamente quando ocorre a alteração da classe climática n.° 3 para a classe climática n.° 6 e pode atingir um acréscimo de 45% aquando da existência de portas de vidro com frestas.

3) A carga térmica total aumenta 11% quando a classe climática se altera da n.° 3 para a n.° 6 no teste experimental no expositor refrigerado fechado com fresta entre portas. No caso da estanquidade ser garantida, i.e., sem frestas entre as portas, o aumento da carga térmica total é de 9%.

4) Na condição climática n.° 3, a existência de fresta entre portas aumenta a carga térmica total em 8% e a massa de água em 31%. Sob a condição climática n.° 6, a existência de fresta entre portas aumenta a carga térmica total em 10% e a massa de água em 35%.

5) Os valores do fator de interação térmica (TEF) são maiores quando a entalpia do ar ambiente é mais alta e é fortemente afetado pelas frestas. A diferença de pressão entre o volume interno do equipamento e o ambiente externo é maior quando as diferenças de temperatura entre eles é maior, assim, a infiltração de ar pelas frestas

existentes nas portas é mais intensa na classe climática n.° 6, aumentando o TEF em 48% quando comparados os ensaios com e sem frestas. Na classe climática n.° 3, o aumento do TEF é de até 37% .

6) A carga térmica do expositor refrigerado com motores eletromagnéticos dos ventiladores (VEM) é 4% maior do que a carga térmica com do mesmo expositor no qual foram instalados motores eletrónicos dos ventiladores (VEC). Em média, cada VEC reduz em 16 W a potência térmica total do equipamento.

7) Os VEC dissipam menos calor nas superfícies do evaporador, pelo que, ocorre uma maior condensação e congelação de água. A dissipação de calor dos VEM é responsável por diminuir a condensação e congelação de água nas alhetas do evaporador em 11% na classe climática n.° 3 e 9% na classe climática n.° 6, reduzindo o caudal de ar e aumentando o TEF em 14 a 11%, respectivamente. Portanto a geração de calor dos motores tem maior impacto quando o ambiente é mais ameno.

8) O produto exposto mais quente será o mais frio quando a condição climática é menos agressiva, não existão frestas entre portas e num expositor refrigerado fazendo uso de motores eletrónicos dos ventiladores. Porém, o uso dos VEC em condições climáticas agressivas deve ser analisado cuidadosamente (EE11) uma vez que existe a possibilidade de aumento da temperatura dos produtos (+0,6 °C), e consequente redução na qualidade de conservação dos produtos, devido à redução no caudal de ar circulante no expositor.

5.1.3. Conclusões da comparação entre expositores refrigerados

verticais abertos e fechados de média temperatura

A comparação entre expositores verticais abertos e fechados de média temperatura operando em climas tropicais realizada por meio de ensaios experimentais, tem como intuito quantificar os impactos no desempenho global desses expositores:

1) Para suplantar as cargas térmicas existentes, a área de permuta térmica de alhetas do evaporador para expositores fechados é 62% inferior, com 67% menos tubos, do que a área de permuta térmica de expositores abertos.

2) Expositores refrigerados fechados, projetados para operar em climas tropicais, possuem aquecimento nas portas por forma a evitar a condensação nas molduras dos

vidros. Com esta solução, o consumo direto é 41 W por metro superior quando comparados com o dos expositores abertos.

3) A temperatura dos produtos em expositores refrigerados fechados é inferior em aproximadamente 1,5 °C, porém, ocorre maior oscilação de temperatura devido à abertura das portas.

4) As portas têm a função principal de proteger a entrada de ar quente e húmido para o interior do espaço refrigerado e, esse benefício fica comprovado na quantidade de água drenada nos testes, atingindo um valor até 90% inferior do que em expositores sem portas. Nos testes sem fresta entre as portas a quantidade de água drenada reduz 16,50 kg/24h na classe climática n.°3 e 24,00 kg/24h na classe climática n.°6. 5) A diminuição de 90% na carga térmica latente é o principal fator responsável pela

melhoria de eficiência devido ao uso das portas, uma vez que é a parcela da carga térmica responsável por 40% da carga térmica total em expositores abertos ao ambiente.

6) A mínima redução da carga térmica, entre os ensaios realizados, chegou a 75%, que corresponde a um valor absoluto de 1230 W de redução da potência térmica a cada metro de expositor.

7) Mesmo com o aumento na potência elétrica direta de 41 W por metro de expositor, a redução de potência térmica de 1230 W por metro, resultará numa economia de consumo de energia dos compressores que é favorável ao uso dos expositores refrigerados com portas, considerando a eficiência energética, temperatura dos produtos, e consequentemente qualidade e segurança alimentar.

5.1.4. Conclusões das análises experimentais em expositores de